ELETRICIDADE TURMA UNP PARTE 3 1. A figura é o esquema simplificado de um disjuntor termomagnético utilizado para a proteção de instalações elétricas residenciais. O circuito é formado por um resistor de baixa resistência R; uma lâmina bimetálica L, composta pelos metais X e Y; um eletroímã E; e um par de contatos C. Esse par de contatos tende a abrir pela ação da mola M2, mas o braço atuador A impede, com ajuda da mola M1. O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto circuito) e, nessa situação, A gira no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2. De forma similar, R e L são dimensionados para que esta última não toque a extremidade de A quando o circuito é percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima desta, o aquecimento leva o bimetal a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica à do eletroímã. Na condição de uma corrente elevada percorrer o disjuntor no sentido indicado na figura, sendo α e α os coeficientes de dilatação linear dos metais X e Y, para que o contato C seja desfeito, X Y deve valer a relação e, nesse caso, o vetor que representa o campo magnético criado ao longo do eixo do eletroímã apontará para a. Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na alternativa: a) α α... esquerda. X Y b) α α... esquerda. X Y c) α α... direita. X Y d) α α... direita. X Y e) α α... direita. X Y 2. Analise as proposições relacionadas às linhas de campo elétrico e às de campo magnético. I. As linhas de força do campo elétrico se estendem apontando para fora de uma carga pontual positiva e para dentro de uma carga pontual negativa. II. As linhas de campo magnético não nascem nem morrem nos ímãs, apenas atravessam-nos, ao contrário do que ocorre com os corpos condutores eletrizados que originam os campos elétricos. III. A concentração das linhas de força do campo elétrico ou das linhas de campo magnético indica, qualitativamente, onde a intensidade do respectivo campo é maior. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. b) Somente a afirmativa II é verdadeira. c) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 3. Um estudante de Física realizou um experimento no laboratório para medir a variação da intensidade da corrente elétrica em um fio condutor retilíneo extenso em função do tempo, além de outras propriedades físicas. No gráfico abaixo, é mostrado um dos resultados do experimento.
Com base no enunciado e nas duas figuras abaixo, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) A carga elétrica que atravessa uma seção transversal do fio condutor entre os instantes 2 s e 4 s é de 4 C. 02) A figura 1 representa corretamente as linhas de campo magnético produzidas pela corrente elétrica i, no instante 4 s. 04) Os elétrons se deslocam no fio condutor com velocidade próxima à da luz. 08) O número de elétrons que atravessam uma seção transversal do fio condutor entre os 19 instantes 2 s e 6 s é de 2,5 10 elétrons. 16) A figura 2 representa corretamente os vetores campo elétrico e campo magnético produzido pela corrente elétrica i, em um ponto próximo ao fio condutor, no instante 4 s. 32) A intensidade do vetor campo magnético a 1,0 m do fio condutor, no instante 5 s, é de 7 2 10 T. 64) A intensidade média da corrente elétrica no fio condutor entre os instantes 0,0 s e 6,0 s é de 0,5 A. 4. Uma das hipóteses, ainda não comprovada, sobre os modos como se orientam os animais migratórios durante suas longas viagens é a de que esses animais se guiam pelo campo magnético terrestre. Segundo essa hipótese, para que ocorra essa orientação, esses animais devem possuir, no corpo, uma espécie de ímã que, como na bússola, indica os polos magnéticos da Terra. De acordo com a Física, se houvesse esse ímã que pudesse se movimentar como a agulha de uma bússola, orientando uma ave que migrasse para o hemisfério sul do planeta, local em que se encontra o polo norte magnético da Terra, esse ímã deveria: a) possuir apenas um polo, o sul. b) possuir apenas um polo, o norte. c) apontar seu polo sul para o destino. d) apontar seu polo norte para o destino. e) orientar-se segundo a linha do Equador. 5. Assinale a alternativa incorreta a respeito de fenômenos eletromagnéticos.
a) Fios condutores paralelos e percorridos por correntes elétricas de mesmo sentido atraem-se, enquanto os de sentidos opostos repelem-se. b) Uma corrente elétrica é induzida em um circuito sempre que há uma variação do fluxo magnético. c) Um condutor percorrido por uma corrente elétrica, colocado em um campo magnético, sofre a ação de uma força exercida por este campo. d) Não é possível separar os polos magnéticos de um ímã permanente, em forma de barra, quebrando-o. e) Cargas elétricas em repouso ou em movimento produzem um campo elétrico e um campo magnético. 6. As bússolas são muito utilizadas até hoje, principalmente por praticantes de esportes de aventura ou enduros a pé. Esse dispositivo funciona graças a um pequeno imã que é usado como ponteiro e está dividido em polo norte e polo sul. Geralmente, o polo norte de uma bússola é a parte do ponteiro que é pintada de vermelho e aponta, obviamente, o Polo Norte geográfico. Na Física, a explicação para o funcionamento de uma bússola pode ser dada porque as linhas de campo magnético da Terra se orientam: a) do polo Sul magnético ao polo Leste magnético. b) do polo Norte magnético ao polo Sul magnético. c) na direção perpendicular ao eixo da Terra, ou seja, sempre paralelo à linha do Equador. d) na direção oblíqua ao eixo da Terra, ou seja, oblíqua à linha do Equador. e) na direção do campo gravitacional. 7. Dois fios A e B retos, paralelos e extensos, estão separados por uma distância de 2 m. Uma espira circular de raio igual a π 4m encontra-se com seu centro O a uma distância de 2 m do fio B, conforme desenho abaixo. A espira e os fios são coplanares e se encontram no vácuo. Os fios A e B e a espira são percorridos por correntes elétricas de mesma intensidade i= 1 A com os sentidos representados no desenho. A intensidade do vetor indução magnética resultante originado pelas três correntes no centro O da espira é: Dado: Permeabilidade magnética do vácuo: μ0 4π10 T m / A 7 a) 3,0 10 T b) c) 7 4,5 10 T 7 6,5 10 T 7 d) 7,5 10 T 7 e) 8,0 10 T 8. As figuras mostram três espiras circulares concêntricas e coplanares percorridas por correntes de mesma intensidade I em diferentes sentidos. 7
Assinale a alternativa que ordena corretamente as magnitudes dos respectivos campos magnéticos nos centros B1, B2, B3 e B4. a) B2 > B4 > B3 > B1. b) B1 > B4 > B3 > B2. c) B2 > B3 > B4 > B1. d) B3 > B2 > B4 > B1. e) B4 > B3 > B2 > B1. 9. Considere um imã cilíndrico vertical com o polo norte para cima, tendo um anel condutor posicionado acima do mesmo. Um agente externo imprime um movimento ao anel que, partindo do repouso, desce verticalmente em torno do imã e atinge uma posição simétrica à original, iniciando, logo em seguida, um movimento ascendente e retornando à posição inicial em repouso. Considerando o eixo de simetria do anel sempre coincidente com o do imã e sendo positiva a corrente no sentido anti-horário (visto por um observador de cima), o gráfico que melhor representa o comportamento da corrente induzida i no anel é: a) b) c) d)
e) 10. O espectrômetro de massa é um equipamento utilizado para se estudar a composição de um material. A figura abaixo ilustra diferentes partículas de uma mesma amostra sendo injetadas por uma abertura no ponto O de uma câmara a vácuo. Essas partículas possuem mesma velocidade inicial v, paralela ao plano da página e com o sentido indicado no desenho. No interior desta câmara há um campo magnético uniforme B perpendicular à velocidade v, cujas linhas de campo são perpendiculares ao plano da página e saindo desta, conforme representado no desenho. As partículas descrevem então trajetórias circulares identificadas por I, II, III e IV. Considerando as informações acima e os conceitos de eletricidade e magnetismo, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas: ( ) A partícula da trajetória II possui carga positiva e a da trajetória IV possui carga negativa. ( ) Supondo que todas as partículas tenham mesma carga, a da trajetória II tem maior massa que a da trajetória I. ( ) Supondo que todas as partículas tenham mesma massa, a da trajetória III tem maior carga que a da trajetória II. ( ) Se o módulo do campo magnético B fosse aumentado, todas as trajetórias teriam um raio maior. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) V V V F. b) F V F V. c) V F V V. d) V V F F. e) F F V V. 11. Partículas com carga elétrica positiva penetram em uma câmara em vácuo, onde há, em todo seu interior, um campo elétrico de módulo E e um campo magnético de módulo B, ambos uniformes e constantes, perpendiculares entre si, nas direções e sentidos indicados na figura. As partículas entram na câmara com velocidades perpendiculares aos campos e de módulos v 1 (grupo 1), v 2 (grupo 2) e v 3 (grupo 3). As partículas do grupo 1 têm sua trajetória encurvada em um sentido, as do grupo 2, em sentido oposto, e as do grupo 3 não têm sua trajetória desviada. A situação está ilustrada na figura abaixo.
Considere as seguintes afirmações sobre as velocidades das partículas de cada grupo: I. v 1 > v 2 e v 1 > E/B II. v 1 < v 2 e v 1 < E/B III. v 3 = E/B Está correto apenas o que se afirma em: a) I. b) II. c) III. d) I e III. e) II e III. 12. Um objeto de relação carga-massa igual a 4,0 10 C / kg desloca-se a 0,25 m/s em um plano horizontal com movimento circular uniforme sob ação de um campo magnético de 100 T perpendicular ao plano. A aceleração desse objeto vale, em m/s 2, a) 0,0010. b) 0,010. c) 0,10. d) 1,0. e) 10. 13. Uma partícula, de massa m 5,0 10 kg e carga q 8,0 10 C, penetra perpendicularmente em um campo magnético uniforme, com velocidade constante de módulo 6 3 v 4,0 10 m / s, passando a descrever uma órbita circular de raio r 5,0 10 cm, desprezando o efeito do campo gravitacional. O módulo do campo magnético a que a partícula está submetida é igual a: a) 4 4,0 10 T 8 b) 0,5 10 T c) 6 2,0 10 T 8 d) 5,0 10 T 7 e) 5,0 10 T TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Tão complexas quanto a química da vida, as condições para o bom crescimento das plantas se resumem em três números que representam as porcentagens de nitrogênio, fósforo e potássio, impressas em destaque em todas as embalagens de fertilizantes. No século XX, esses três nutrientes permitiram que a agricultura aumentasse a produtividade e que a população mundial crescesse seis vezes mais. O nitrogênio vem do ar, mas o fósforo e o potássio veem do solo. As reservas de potássio são suficientes para séculos, mas com o fósforo a situação é diferente. É provável que os suprimentos disponíveis de imediato comecem a esgotar-se no final do século. Muitos dizem que quando isso acontecer, a população terá alcançado um pico além do que o planeta pode suportar em termos de sustentabilidade. O fósforo, junto com o nitrogênio e o potássio, é um elemento crucial para os fertilizantes. É extraído de rochas ricas em fósforo, na forma de fosfato. O fósforo não ocorre livre na natureza, aparecendo principalmente na forma de fosforita, Ca3(PO4)2, fluorapatita, Ca5(PO4)3F e hidroxiapatita, Ca5(PO4)3OH. 18 3 6
A natureza obtém fósforo por meio de ciclos de intemperismo, uso biológico, sedimentação e, depois de 10 milhões de anos, elevação geológica. A necessidade exacerbada da agricultura moderna por fertilizantes triplicou a taxa de consumo de fósforo no solo, mas uma combinação de medidas pode suavizar o problema. 14. A figura representa o esquema simplificado de um espectrômetro de massa que permite determinar massas atômicas com grande precisão. Assim, a massa dos íons fosfato, nitrato, nitrogênio e do cátion potássio, que, juntos, constituem nutrientes essenciais para os fertilizantes, pode ser determinada, detectando a posição de incidência de íons no filme fotográfico F. Da análise desse experimento, sob a óptica dos conhecimentos de Física, marque com V as afirmativas verdadeiras e com F, as falsas. ( ) Os íons que atravessam a região do seletor de velocidade obedecem à primeira lei de Newton. ( ) Os íons atravessam a fenda do anteparo A com velocidade de módulo igual a E/B. ( ) Os íons positivos descrevem movimento semicircular e atingem o filme fotográfico no ponto situado acima da fenda do anteparo A, visto por um candidato que está respondendo esta questão. ( ) O raio da trajetória semicircular descrito pelos íons varia em proporção direta com a massa atômica desses íons. A alternativa que indica a sequência correta, de cima para baixo, é a: a) F V F V b) F V F F c) V F V V d) V V F F e) V V V V TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Atualmente, a comunidade científica admite que certos animais detectam e respondem a campos magnéticos, e que para muitos deles essa capacidade é útil para a sobrevivência. Um sentido magnético tem sido, de fato, bem documentado em muitas espécies desde migrantes sazonais, como tordos e borboletas-monarcas, até mestres navegadores, como pombos-correios e tartarugas marinhas; desde invertebrados, como lagostas, abelhas e formigas, a mamíferos, como toupeiras e focas-elefante; e de minúsculas bactérias a corpulentas baleias. Nos anos 70, pesquisadores demonstraram que certas bactérias contêm filamentos de partículas microscópicas de magnetitas uma forma fortemente magnética de óxido de ferro que orienta o organismo inteiro. 15. Tratando-se de fenômenos físicos oriundos de um ímã natural, a magnetita, como encontrado em certas bactérias, é correto afirmar: a) As linhas de indução magnética e as linhas de força são linhas contínuas e fechadas que formam círculos concêntricos em torno de magnetita.
b) Os elétrons e prótons em repouso, ao serem expostos a campos magnéticos, serão submetidos a uma força magnética. c) Um campo magnético pode ser usado como acelerador de partículas porque esse campo aumenta o módulo da velocidade dessas partículas. d) Uma bobina chata percorrida por uma corrente elétrica forma no seu eixo uma região de campo magnético com as propriedades idênticas ao de um ímã natural. e) As partículas eletrizadas, ao serem lançadas paralelamente às linhas de indução magnéticas com velocidade constante, interagem com o campo magnético, submetidas às forças magnéticas atrativas ou repulsivas. 16. Um professor de Física mostra aos seus alunos 3 barras de metal AB, CD e EF que podem ou não estar magnetizadas. Com elas faz três experiências que consistem em aproximá-las e observar o efeito de atração e/ou repulsão, registrando-o na tabela a seguir. Após o experimento e admitindo que cada letra pode corresponder a um único polo magnético, seus alunos concluíram que a) somente a barra CD é ímã. b) somente as barras CD e EF são ímãs. c) somente as barras AB e EF são ímãs. d) somente as barras AB e CD são ímãs. e) AB, CD e EF são ímãs. 17. Cientistas creem ter encontrado o tão esperado bóson de Higgs em experimentos de colisão próton-próton com energia inédita de 4 TeV (tera elétron-volts) no grande colisor de hádrons, LHC. Os prótons, de massa 1,7 10 27 kg e carga elétrica 1,6 10 19 C, estão praticamente à velocidade da luz (3 10 8 m/s) e se mantêm em uma trajetória circular graças ao campo magnético de 8 Tesla, perpendicular à trajetória dos prótons. Com esses dados, a força de deflexão magnética sofrida pelos prótons no LHC é em Newton: a) 3,8 10 10 b) 1,3 10 18 c) 4,1 10 18 d) 5,1 10 19 e) 1,9 10 10 18. Sobre fenômenos relacionados ao campo magnético e à indução eletromagnética, assinale o que for correto. 01) Sempre que uma espira fechada é atravessada por um fluxo magnético variável surge na espira uma corrente elétrica induzida. 02) O polo sul geográfico terrestre corresponde ao polo sul magnético terrestre. 04) Todos os ímãs apresentam dois polos magnéticos, entretanto podem existir polos magnéticos isolados na natureza. 08) O movimento de cargas elétricas origina campos magnéticos. 19. A corrente elétrica induzida em uma espira, ao se aproximar e afastar com velocidade constante um imã na direção do seu eixo, conforme indicado na figura a seguir, é:
a) contínua e se opõe à variação do fluxo magnético que a originou. b) alternada e se opõe à variação do fluxo magnético que a originou. c) contínua e ocorre a favor da variação do fluxo magnético que a originou. d) alternada e ocorre a favor da variação do fluxo magnético que a originou. 20. Desenvolve-se um dispositivo para abrir automaticamente uma porta no qual um botão, quando acionado, faz com que uma corrente elétrica i = 6A percorra uma barra condutora de comprimento L = 5cm, cujo ponto médio está preso a uma mola de constante elástica 2 k 5 10 N / cm. O sistema mola-condutor está imerso em um campo magnético uniforme perpendicular ao plano. Quando acionado o botão, a barra sairá da posição do equilíbrio a uma velocidade média de 5m/s e atingirá a catraca em 6 milissegundos, abrindo a porta. A intensidade do campo magnético, para que o dispositivo funcione corretamente, é de 1 a) 5 10 T 2 b) 5 10 T 1 c) 5 10 T d) e) 2 2 10 T 0 2 10 T 21. A agulha de uma bússola ao ser colocada entre dois imãs sofre um giro no sentido antihorário. A figura que ilustra corretamente a posição inicial da agulha em relação aos imãs é: a) b)
c) d) 22. As figuras representam as seções transversais de 4 fios condutores retos, percorridos por corrente elétrica nos sentidos indicados, totalizando quatro situações diferentes: I, II, III e IV. Se a corrente tem a mesma intensidade em todos os fios, então o campo magnético induzido no ponto P é nulo na(s) situação(ões): a) I b) I, III c) I, II, III d) II, IV 23. A figura abaixo representa três posições, P1, P2 e P3, de um anel condutor que se desloca com velocidade v constante numa região em que há um campo magnético B, perpendicular ao plano da página. Com base nestes dados, é correto afirmar que uma corrente elétrica induzida no anel surge: a) apenas em P1. b) apenas em P3. c) apenas em P1 e P3. d) apenas em P2 e P3. e) em P1, P2 e P3. 24. Uma partícula de massa m e carga elétrica negativa de módulo igual a q é lançada com velocidade v 0, na direção y, numa região onde atuam, na direção z, um campo elétrico E e o campo gravitacional g e, na direção x, um campo magnético B, todos uniformes e constantes, conforme esquematizado na figura abaixo.
Sendo retilínea a trajetória dessa partícula, nessa região, e os eixos x, y e z perpendiculares entre si, pode-se afirmar que o gráfico que melhor representa a sua velocidade v em função do tempo t é: a) b) c) d)
Gabarito: Resposta da questão 1: [C] Para que a lâmina bimetálica vergue para a direita, empurrando o braço atuador, o metal X deve ter coeficiente de dilatação maior que o do metal Y α X α Y. Pela regra prática da mão direita, a extremidade esquerda do eletroímã é um polo sul e extremidade direita um polo norte, portanto, o vetor indução magnética no interior do eletroímã é para a direita. Resposta da questão 2: [E] [I] Verdadeira. Carga elétrica positiva gera campo elétrico de afastamento e carga elétrica negativa gera campo de aproximação. [II] Verdadeira. As linhas de campo magnético são linhas contínuas, indo do polo norte magnético para o polo sul, atravessando o ímã do polo sul para o polo norte. [III] Verdadeira. Quanto mais próximas as linhas, mais intenso é o campo. Resposta da questão 3: 02 + 08 + 32 = 42. [01] Incorreta. Do gráfico, no intervalo de 2 s a 4 s a intensidade da corrente é i = 1 A Q i Δt 1 4 2 Q 2 C. [02] Correta. É a aplicação da regra da mão direita nº 1, ou regra do saca-rolhas. [04] Incorreta. Essa velocidade é a de propagação do campo elétrico através do fio. [08] Correta. No intervalo de 2 s a 6 s, a intensidade da corrente elétrica é constante, i = 1 A. 19 Sendo a carga elementar, e 1,6 10 C, o número n de elétrons é: i Δt 14 19 n n 2,5 10. e 19 1,6 10 [16] Incorreta. O campo magnético está representado corretamente, mas o campo elétrico está no interior do fio, no mesmo sentido da corrente elétrica. [32] Correta. Do gráfico, no instante 5 s, a corrente tem intensidade i = 1 A. Sendo 7 μ0 4π 10 T m / A, temos: 7 0 i 4 π 10 7 μ B B 210 T. 2π r 2π1 [64] Incorreta. A carga total pode ser obtida pela área abaixo da linha do gráfico. Calculando a corrente média (i m): 6 4 1 Q i 2 m im 0,83 A. Δt 6 Resposta da questão 4: [C] Se dois ímãs são dispostos paralelamente, eles se orientam com o polo norte magnético de um apontando para o polo sul magnético do outro, conforme ilustra a figura. Assim, para uma ave que migrasse para o hemisfério sul, o ímã deveria apontar seu polo sul para o destino.
Resposta da questão 5: [E] O campo magnético é gerado apenas por carga elétrica em movimento. Resposta da questão 6: [B] As linhas de indução magnética, externamente, sempre se orientam do polo Norte magnético ao polo Sul magnético. Resposta da questão 7: [D] Usando a regra da mão direita nº 1 (regra do saca-rolha) e a simbologia convencional [entrando ( ) e saindo ( )] e adotando o sentido positivo como saindo, temos: μ0 i μ0 i μ0 i 1 1 1 B BA BE B B B μ0 i 2 π ra 2 R E 2 π rb 2 π 4 π 2 π 2 2 4 116 2 7 15 B μ0 i B 4 π 10 8 π 8 π 7 B 7,5 10 T. Resposta da questão 8:
[C] Na ordem crescente de raio, designemos por A, B e C as três espiras. A expressão da magnitude do vetor indução magnética (B) no centro de uma espira circular é: μ I B. 2R Como as correntes elétricas tem a mesma intensidade, a magnitude do vetor indução magnética é inversamente proporcional ao raio (R) de cada espira. Assim: B A > B B > B C. Nota-se, analisando as figuras dadas, que o campo de maior magnitude é B 2, pois as três correntes têm mesmo sentido. Comparando os demais: B1 BA BB B C B1 BA BB BC B3 BA BB B C B3 BA BB BC B B 3 1 B B B B B B B B B B B B B B B B 3 A B C 3 A B C 4 A B C 4 A C B B B B B B 3 4 3 4 1 B B B B B B B B B B B B B B B B 1 A B C 1 A B C 4 A B C 4 A C B B B 4 1 Assim: B2 B3 B4 B 1. Resposta da questão 9: [C] De acordo com a lei de Lenz, a corrente induzida sempre gera um fluxo induzido na tendência de anular a variação do fluxo indutor. Assim: quando o fluxo indutor aumenta, o fluxo induzido tem sentido oposto e, quando o fluxo indutor diminui, o fluxo induzido tem o mesmo sentido. Tendo o sentido do fluxo induzido, aplicando a regra da mão direita, encontra-se o sentido da corrente induzida no anel. Nas posições de inversão de sentido do movimento do anel, não há variação do fluxo indutor, portanto o fluxo induzido é nulo, sendo também nula a corrente induzida. As figuras a seguir mostram o observador vendo, de cima, o movimento do anel. Na FIGURA I o anel está descendo. - Na posição (1), o fluxo indutor está aumentando: o fluxo induzido é oposto e a corrente induzida tem sentido horário. - Na posição (2), ocorre simetria em relação ao plano do anel, portanto a corrente induzida é nula. - Na posição (3), o fluxo indutor está diminuindo: o fluxo induzido é no mesmo sentido e a corrente induzida tem sentido anti-horário.
A FIGURA II o anel está subindo. - Na posição (4), o fluxo indutor está aumentando: o fluxo induzido é oposto e a corrente induzida tem sentido horário. - Na posição (5), ocorre simetria em relação ao plano do anel, portanto a corrente induzida é nula. - Na posição (6), o fluxo indutor está diminuindo: o fluxo induzido é no mesmo sentido e a corrente induzida tem sentido anti-horário. Assim, durante o ciclo, o comportamento da corrente induzida é: Descida: nulo pico negativo nulo pico positivo nulo; Subida: nulo pico negativo nulo pico positivo nulo. Essa é a sequência ilustrada na alternativa [C]. Resposta da questão 10: [D]
[V] A partícula da trajetória II possui carga positiva e a da trajetória IV possui carga negativa. De acordo com a regra prática da mão esquerda, partículas com carga positiva desviam-se para direita (I, II e III) e partículas com carga negativa desviam-se para esquerda (IV). [V] Supondo que todas as partículas tenham mesma carga, a da trajetória II tem maior massa que a da trajetória I. Se as partículas descrevem trajetórias circulares, a força resultante age como resultante centrípeta. Calculando, então, o raio da trajetória: 2 m v m v Rcent F mag q v B R. R q B Por essa expressão vemos que quanto maior é a massa, maior é o raio. Como RII RI mii m I. [F] Supondo que todas as partículas tenham mesma massa, a da trajetória III tem maior carga que a da trajetória II. Pela expressão do item anterior, o raio é inversamente proporcional à massa. Como RIII RII qiii q II. [F] Se o módulo do campo magnético B fosse aumentado, todas as trajetórias teriam um raio maior. Pela expressão do item anterior, o raio é inversamente proporcional à intensidade do vetor indução magnética. Assim, aumentando a intensidade do campo magnético, todas as partículas teriam trajetória de raio menor. Resposta da questão 11: [E] Como as partículas estão eletrizadas positivamente, a força elétrica F E tem o mesmo sentido do vetor campo elétrico. A força magnética F M, pela regra prática da mão direita nº 2 (regra do tapa ) é em sentido oposto ao da força elétrica, como mostra a figura. Nas partículas do grupo 3, a força magnética é equilibrada pela força elétrica, ou seja: E q v3 B q E v 3. B Nas partículas do grupo 1, a força magnética é menos intensa que a força elétrica. q v1 B q E v E 1 v1 v 3. B Nas partículas do grupo 2, a força magnética é mais intensa que a força elétrica. E E q v2 B q E v 2 v2 v 3 v3 v 2. B B
Conclusão: v1 v E 3 v 2. B Resposta da questão 12: [C] A força magnética atua como resultante centrípeta. q 3 Fmag R cent q v B m a C ac v B 4 10 0,25 100 m 2 ac 0,1 m/s. Resposta da questão 13: [D] Dados: 18 6 6 3 1 m 5,0 10 kg; q 8,0 10 C, q 4,0 10 m / s, r 5,0 10 cm 5 10 m. Como é movimento circular uniforme, a força magnética age como resultante centrípeta. Assim: 2 18 6 m v m v 5 10 4 10 FM R Cent q v B B r q B 1 6 5 10 8 10 8 B 5 10 T. Resposta da questão 14: [E] [V] Os íons que atravessam a região do seletor de velocidade obedecem à primeira lei de Newton. Na mecânica newtoniana, todos os corpos, em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme (M.R.U.), obedecem à primeira lei de Newton. No caso, o íon atravessa o seletor em M.R.U. porque a força elétrica e a força magnética sobre ele se equilibram. [V] Os íons atravessam a fenda do anteparo A com velocidade de módulo igual a E/B. As forças elétrica e magnética equilibram-se. E Felét F mag q E q v B v. B [V] Os íons positivos descrevem movimento semicircular e atingem o filme fotográfico no ponto situado acima da fenda do anteparo A, visto por um candidato que está respondendo esta questão. Pela regra da mão direita, íons positivos desviam-se para cima e íons negativos desviam-se para baixo, como o íon mostrado na figura. [V] O raio da trajetória semicircular descrito pelos íons varia em proporção direta com a massa atômica desses íons. Após atravessar o seletor, o íon fica sujeito apenas à força magnética, que age como resultante centrípeta. Assim: 2 m v m v Fmag R cent q v B R. R q B Como mostra a expressão, o raio da trajetória é diretamente proporcional à massa da partícula. Resposta da questão 15: [D]
Carga elétrica em movimento (corrente elétrica) cria campo magnético. Portanto, uma bobina percorrida por corrente elétrica forma no seu eixo perpendicular ao plano que a contém uma região de campo magnético com as propriedades idênticas às de ímã natural. Resposta da questão 16: [B] Se as barras CD e EF se repelem, ambas estão magnetizadas. Se a barra AB é atraída por qualquer das extremidades de CD, ela não está magnetizada. Conclusão: somente as barras CD e EF são ímãs. Resposta da questão 17: [A] 19 8 10 F q.v.b 1,6x10 x3x10 x8 3,84x10 N Resposta da questão 18: 01 + 08 = 09. [01] Correta. [02] Incorreta. O polo sul geográfico terrestre corresponde ao polo norte magnético. [04] Incorreta. Os polos de um ímã são inseparáveis. [08] Correta. É o que revela a revolucionária experiência de Oersted. Resposta da questão 19: [B] De acordo com a Lei de Lenz, a corrente induzida é num sentido tal, que gere um fluxo induzido na tendência de anular o fluxo indutor. Assim: - quando o ímã se aproxima, aumenta o fluxo magnético está entrando na espira. Pela regra da mão direita nº 1 (regra do saca-rolha) surge na espira corrente (i) no sentido anti-horário para o observador O. - quando o ímã se afasta, diminui o fluxo magnético entrando na espira. Aplicando a mesma regra, conclui-se que a corrente inverte o sentido, sendo, portanto, corrente alternada. Resposta da questão 20: [A] Na direção do movimento, agem na barra duas forças: a magnética - Força magnética: Dados: i = 6 A; 2 5cm 5 10 m; θ 90. 2 Fm B i sen θ Fm B 6 5 10 1 Fm 0,3 B. I F m e a elástica F el.
- Força elástica: 2 Dados: k 5 10 N / cm 5N / m. A mola deforma de x = 0 a x = C. F -k x F -k (C 0) el el F -5 C. II el O gráfico registra essas forças, em função do deslocamento: Considerando que a velocidade média (v m = 5 m/s) refere-se ao trecho OC (que não está claro no enunciado), calculamos o deslocamento no intervalo de tempo dado ( Δt 6 ms 6 10 s) : C 0 2 ΔS v m 5 C 310 m. Δt 3 610 Considerando, ainda, que no ponto C a resultante das forças F especificado no enunciado), temos, de (I) e (II): F F F F 0,3 B 5 C 0 0,3 B 5 C r m el r r 3 é nula (o que também não é 2 5C 5 3 10 B B 0,3 1 3 10 1 B 5 10 T. Resposta da questão 21: [C] Somente na situação mostrada, a agulha sofre ação de um binário, provocando rotação no sentido anti-horário. Resposta da questão 22: [B] Aplicando a regra prática da mão direita nº 1, obtemos os vetores indução magnética indicados na figura.
Resposta da questão 23: [C] Para haver corrente elétrica induzida, deve haver variação do fluxo magnético através do anel. Isso só ocorre enquanto ele está entrando ou saindo da região em que há campo magnético, ou seja, apenas em P1 e P3. Resposta da questão 24: [A] As forças provocadas pelos três campos são verticais. Portanto, elas devem anular-se para que o movimento seja retilíneo, e, como não há forças no eixo y, o movimento será uniforme.